[发明专利]用于光动力/NO协同抗生物膜感染和促伤口愈合的两亲性树状多肽及其制备方法、用途

说明书

本发明提供一种用于光动力/NO协同抗生物膜感染和促伤口愈合的光响应两亲性树状多肽，具有亲水端和疏水端，亲水端为四代赖氨酸树状多肽，且树枝端负载有NO供体材料；所述疏水端为硬脂酸，通过乙二胺接枝到四代赖氨酸树状多肽的尾端，并在四代赖氨酸树状多肽的尾端形成疏水内核，疏水内核中负载有光敏剂。本发明还提供了一种用于光动力/NO协同抗生物膜感染和促伤口愈合的光响应两亲性树状多肽的制备方法及用途。本发明的光响应两亲性树状可渗透细菌生物膜，诱导光敏剂产生的H₂O₂迅速氧化精氨酸释放大量的NO，光化学过程同时产生单线态氧，实现光动力治疗和NO气体治疗的结合，协同抗菌和生物膜消融。

技术领域

本发明涉及医用生物纳米材料技术领域，尤其是树状多肽，具体而言涉及一种用于光动力/NO协同抗生物膜感染和促伤口愈合的两亲性树状多肽及其制备方法、用途。

背景技术

金黄色葡萄球菌是一种常见的食源性致病微生物，广泛存在于自然环境中，在适当的条件下，能够产生肠毒素，引起食物中毒。金黄色葡萄球菌引发的食物中毒报道层出不穷，由金黄色葡萄球菌引起的食物中毒占食源性微生物食物中毒事件的25％左右，金黄色葡萄球菌成为仅次于沙门氏菌和副溶血杆菌的第三大微生物致病菌，严重危及人类的生命和健康。

金黄色葡萄球菌易于在组织中形成具有粘性的多细胞群落的生物膜，而在治疗过程中通常使用的抗生素，其在生物膜中穿透速度较慢，有效浓度较低，作用效果较差。同时，生物膜中的细菌可以通过生物膜的屏障作用、群体感应系统和特殊的生长特性等机制产生耐药性，导致多药耐药(MDR)细菌的出现，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，从而导致患者数量逐年增加。仅在美国，皮下脓肿就可造成每年320万例急诊病例，生物膜对传统的治疗策略提出了新的挑战。目前对皮下脓肿的治疗方法是手术切口引流，除了局部或全身使用大剂量抗生素以防止感染。但是，抗生素的使用存在诸多问题：1)脓肿内缺乏血管，囊壁致密，严重阻碍了抗生素进入患病区域；2)现有的抗生素很少具有广谱抗菌活性，尤其是对耐药病原体的抗菌作用，而更不利的影响是，生物膜的出现还起到保护细菌抵抗宿主的免疫系统的作用，提高耐药性；3)抗生素的过度使用和滥用会引起许多副作用，例如菌群失衡和免疫功能下降。同时，手术切口引流的伤口处理，除了需要控制感染外，还促进了毁容性伤口的快速愈合以缩短持续时间。伤口护理和避免继发感染具有重要意义，但对医生和患者都充满挑战。因此，迫切需要开发新的治疗策略和高效的抗菌剂，其可以有效地消除形成的生物膜并从脓肿部位清除所有病原体，同时无需手术干预即可促进伤口的快速愈合。

近年来，气体疗法作为一种新兴治疗策略引起了广泛的研究兴趣，该策略主要利用一些内源性信号分子，如一氧化碳(CO)、硫化氢(H₂S)和一氧化氮(NO)等来治疗各种疾病。一氧化氮(NO)是一种内源性抗细菌药物，是嗜中性粒细胞释放出来的，作为对病原体免疫反应的一部分，可通过与自由基超氧化物的反应，从而产生反应性副产物，如过氧亚硝酸盐(-OONO)和三氧化二氮(N₂O₃)。这些副产物通过亚硝化和氧化应激作用于细菌，导致细菌膜破裂和细胞功能障碍，进而表现出较高的通透性，加速细菌DNA损伤，最终导致细菌死亡。NO引起的血管扩张是伤口愈合的一个重要过程，它能促进血液循环，将营养物质输送到损伤部位。更重要的是，它还可以通过增加皮肤重建过程中肌成纤维细胞和胶原蛋白的产生来促进伤口的快速愈合。NO是一种很有前途的高效抗菌、抗生物膜和促伤口愈合活性的治疗剂。鉴于同时具有高效抗菌活性和促进伤口愈合的优异性能，NO被视为了一种高效治疗脓肿的多功能气体递质。

但值得注意的是，NO的气体特性使得其可控递送和精准释放变得极具挑战，且如果高浓度的NO不能以一种可控的方式安全递送至病变组织，则有可能通过氧化或亚硝化作用来破坏正常细胞的线粒体和DNA，进而引起细胞毒性和组织受损。更重要的是，由于NO的抗菌活性和促伤口愈合性能依赖于浓度，高浓度的NO才能发挥出色的抗菌活性，但要促进伤口的快速愈合则只需低浓度的NO，浓度高了反而会破坏血管。因此构建一种能可控释放和精准递送NO的多功能递送系统对于脓肿的高效治疗具有重要意义。